JP2014505770A - 複合光学材料の製造 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)第1及び第2サンドイッチ層の間に保持された前駆体複合材料のサンドイッチ構造を準備し、ここで前記前駆体複合材料はマトリクス材料内のコア粒子の分散物を含み;
(b)前記サンドイッチ構造に少なくとも一部について、前記第1及び前記第2サンドイッチ層間に相対的せん断変位を与え、それにより前記前駆体複合材料内に少なくとも10%のせん断歪を与え;
(c)ステップ(b)後、前記第1及び第2サンドイッチ層の間の前記相対的せん断変位を低減させて、前記前駆体複合材料内の前記せん断歪を低減させるステップを含み、そこで、前記プロセスは、ステップ(c)の後ステップ(b)を少なくとも1回繰り返し、前記繰り返しせん断歪が、前記コア粒子の配列化を促進させて前記前駆体複合材料を前記複合光学材料へ変換させる。
ある場合には、前記ローラーは従って、受動的ローラーであり、その周りに前記サンドイッチ構造の移動により回転する。しかし、ある実施態様では、前記ローラーは電力供給されてよい。好ましくは、前記ローラーへの電力供給は、前記ローラーが前記サンドイッチ構造の速度と一致させるために回転させる程度である。これは、サンドイッチ層との接触で引きずられることを防止するという利点がある。
その代わりに、前記構造の一部がステップ(b)の対象となり、及びある部分(例えば隣接部分)が同時にステップ(c)の対象とされ得る。この方法で、前記構造のプロセスは連続的となる。続いてステップ(b)及び/又は(c)の繰り返しが、前記最初のステップ(b)とステップ(c)の実施の下流側で実施され得る。簡便に、連続プロセスであっても、前記必要なせん断歪はローラー周りに前記構造を巻き付けることで適用され得る。前記ローラー上に巻き取られ、かつ前記ローラーから離れることを容易にするために、前記構造は最大1回転(及びある実施態様では最大0.5回転、又は可能な場合0.5回転よりやや多い)ローラー周りを通過させるか、又は(前記ローラー周りに数回回転させることを容易にするため)前記構造を前記ローラー周りに螺旋通路に従わせるか、のいずれかである。
より好ましくは、前記複合光学材料の厚さは、少なくとも20μm、又は少なくとも40μm、又は少なくとも50μm、又は少なくとも60μm、又は少なくとも70μm、又は少なくとも80μmである。例えば、約100μmの厚さが好適であることが見出された。
(a)第1及び第2サンドイッチ層の間に前駆体材料のサンドイッチ構造を準備し、前記前駆体材料は前記2以上の成分を含み;
(b)前記サンドイッチ構造に少なくとも一部について、前記第1及び第2サンドイッチ層の間に相対的にせん断変位を与え、それにより前記前駆体材料内に少なくとも10%のせん断歪を与え;
(c)ステップ(b)の後、前記前駆体材料内の前記せん断歪を低減するために前記第1及び第2サンドイッチ層の間の前記相対的せん断変位を低減させるステップを含み、前記プロセスが、ステップ(c)の後少なくとも1回ステップ(b)を繰り返し、前記繰り返しせん断歪が、前記2以上の成分の配列を促進して、前記前駆体材料を複合光学材料へ変換させる、プロセスである。
ここで開示される好ましいポリマーオパールは、柔らかい粘着性エラストマーマトリクス内に分散された硬質ポリマー球状から形成される柔軟なモノリシックフォトニック結晶に基づく。Pursianinenらの「O.L.J.Pursianinen、J.J.Baumberg、H.Winkler、B.Viel、P.Spahn、T.Ruhl、Optics Express15、9553(2007)」及びPursianinenらの「O.L.J.Pursianinen、J.J.Baumberg、H.Winkler、B.Viel、P.Spahn、T.Ruhl、Advanced Materials 20、1484(2008)」を参照。乳白色フォトニック結晶「参考文献14〜16」としては、fcc格子へ前記球自己配列の場合、構成球状物のサイズを変更することで調節され得る。Vlasovらの「[Y.Vlasov、V.Astratov、A.Baryshev、A.Kaplyanskii、O.Karimov、M.Limonov、Phys.Rev.E 61、5784(2000)」、Romanovらの「S.Romanov、T.Maka、C.Sotomayor Torres、M.Muller、R.Zentel、D.Cassagne、J.Manzanares−Martinez、C.Jouanin、Phys.Rev.E 63 56603(2001)」、及びMcLachlanらの「M.McLachlan、N.Johnson、R.De La Rue、D.McComb、J.Mat.Chem.14、144(2004)」を参照。約200nm直径の球状物を用いることで、可視光領域にブラッグピークを生成し、一方で前記エラストマー組成物は、強化された色の構造制御を持つ柔軟なフィルムを与える。この研究の主な強みは、せん断装置によりこれらのオパールを形成することが可能となり、工業的規模で効果的に製造することを可能にする、ということである。
図1は、本発明の実施態様による製造プロセスの模式図である。ポリマーオパール層10(複合光学材料又は前駆体複合材料)は、外側ホイル12と内側ホイル14(第1及び第2サンドイッチ層)の間に保持されサンドイッチ構造を形成する。図では、外側ホイル12と内側ホイル14は同じ長さであることが意図される。前記サンドイッチ構造はローラー16を通される。前記サンドイッチ構造と前記ローラーの間の接触角はθと定義され、ここでθは前記サンドイッチ構造が前記ローラーと接触するための前記ローラーの間の位置間のローラーの中心で見込まれる角度である。(図1では、θを超えて、前記内側ホイル14は前記ローラーと接触を維持されているが、しかしこれは説明のためだけである。)
前記外側ホイルが前記内側ホイルに相対して伸びない限り、前記外側ホイルと内側ホイルの自由端部は突出部18でずらされることとなるが、というのは内側ホイルの曲面半径は前記外側ホイルの曲面半径と異なるからである。従って、突出部18は前記内側と外側のホイル間のせん断変位を与えることとなり、これにより前記ポリマーオパール層に矢印19で示されるせん断応力を生じることとなる。
単分散コア−中間層−シェルポリマービーズの製造
ここで製造されたビーズは米国特許出願第2004/0253443号に記載されたものと類似する。
2.750gのドデシル硫酸ナトリウム、
2800.000gの脱イオン水、
36.000gのスチレン、及び
4.000gのブタンジオールジアクリレートを予め混合して、これを前記反応装置へ導入した。撹拌装置は250rpmへ調節した。混合物温度をモニターした。続いて65℃で次の新たに調製した溶液を順に加えた:
5gの脱イオン水中の0.360gのナトリウムジスルフィド、
20gの脱イオン水中の5.180gの過硫酸ナトリウム、
5gの脱イオン水中の0.360gのナトリウムジスルフィド。10分後曇りが観察された。さらに10分後、
2.300gのドデシル硫酸ナトリウム、
4.000gの水酸化カリウム、
2.200gのDowfax2A1(Dow Chemicals)、
900.000gの脱イオン水、
700.000gのスチレン、
70.000gのブタンジオールジアクリレートからなる乳化物を、10mL/分で滴下した。前記添加終了後30分、新たに調製した5g脱イオン水中の0.250gの過硫酸ナトリウム溶液を添加した。
15分後、
0.500gのドデシル硫酸ナトリウム、
2.100gのDowfax 2A1、
320.000gの脱イオン水、
250.000gのメチルメタクリレート、
30.000gのアルルメタクリレートからなる第2の乳化物を14mL/分で滴下した。前記添加終了20分後、
4.000gのドデシル硫酸ナトリウム、
2.000gの水酸化カリウム、
1600.000gの脱イオン水、
1400.000gのエチルアクリレートからなる第3の乳化物を18mL/分で滴下した。前記合成は最後の添加終了後60分で終了した。得られたラテックスを、100μmシーブに通してろ過し、これを、17mLメタノールと100mLの濃塩化ナトリウム水溶液の混合物中に撹拌しながら滴下した。前記ポリマーは凝集し沈殿を形成し、撹拌を止めると沈降した。透明上澄みを捨てて、前記沈殿を、5mLの脱イオン水と混合し、続いて100ミクロンシーブを通してろ過した。濾過物を45℃で対流加熱炉中で3日間乾燥させた。
撹拌装置、コンデンサー、アルゴン導入口及び加熱用マントルを備えた10L反応装置を75℃に加熱しアルゴンでフラッシュさせた。
2.750gのドデシル硫酸ナトリウム、
2800.000gの脱イオン水、
36.000gのスチレン、及び
4.000gのブタンジオールジアクリレートを予め混合して、これを前記反応装置へ導入した。撹拌装置は250rpmへ調節した。混合物温度をモニターした。
続いて65℃で次の新たに調製した溶液を順に加えた:
5gの脱イオン水中の0.360gのナトリウムジスルフィド、
20gの脱イオン水中の5.180gの過硫酸ナトリウム、
5gの脱イオン水中の0.360gのナトリウムジスルフィド。
10分後曇りが観察された。
さらに10分後、
2.300gのドデシル硫酸ナトリウム、
4.000gの水酸化カリウム、
2.200gのDowfax2A1、
900.000gの脱イオン水、
700.000gのスチレン、
70.000gのブタンジオールジアクリレートからなる乳化物を、10mL/分で滴下した。前記添加終了後30分、新たに調製した5g脱イオン水中の0.250gの過硫酸ナトリウム溶液を添加した。
15分後、
0.500gのドデシル硫酸ナトリウム、
2.100gのDowfax 2A1、
320.000gの脱イオン水、
250.000gのメチルメタクリレート、
30.000gのアルルメタクリレートからなる第2の乳化物を14mL/分で滴下した。前記添加終了20分後、
4.000gのドデシル硫酸ナトリウム、
2.000gの水酸化カリウム、
1600.000gの脱イオン水、
404.7gのエチルアクリレート、
603.3gのイソブチルメタクリレート、
42gのヒドロキシエチルメタクリレート18mL/分で滴下した。前記合成は最後の添加終了後60分で終了した。得られたラテックスを、100μmシーブに通してろ過し、これを、17mLメタノールと100mLの濃塩化ナトリウム水溶液の混合物中に撹拌しながら滴下した。前記ポリマーは凝集し沈殿を形成し、撹拌を止めるとそこへ沈降した。透明上澄みを捨てて、前記沈殿を、5mLの脱イオン水と混合し、続いて100ミクロンシーブを通してろ過した。濾過物を45℃で対流加熱炉中で3日間乾燥させた。
100gのポリマーを1gのLicolubFA1(Clariant)と0.05gのSpecial Black4(Evonik)とを140℃で100rpmで、二軸DSMXploreμ5ミクロ押出装置で混合した。前記材料を前記押出装置に4回通過させた。
100gのポリマーを1gのLicolubFA1(Clariant)、2%&のベンゾフェノン(Sigma−Aldrich)及び0.05gのSpecial Black4(Evonik)とを140℃で10rpmで、二軸DSMXploreμ5ミクロ押出装置で混合した。前記材料を前記押出装置に4回通過させた。
6gのポリマー化合物を、150℃に設定したホットプレート上で加熱した。軟化させたポリマー物を2枚のPETホイルと2つの研磨高光沢の無鉄鋼板シートの間にはさみ、Collinプレスで150℃、130バールの油圧で3分間圧縮した。
本発明者は、前記前駆体複合材料がより容易に加工可能になることが有利であるということを実現した。上で開示された通常の材料は、溶融押出により加工され、そこでは前記コア−シェル粒子の温度は、シェル材料のTg、通常約150℃を超える。しかし、この温度でも、前記材料は非常に粘性である。従って、薄くかつ広いフィルムを押出すことは困難となる。リボンを押し出して、このリボンを続いてロール圧延してフィルムを形成することは可能であるが、これは追加のステップを必要とし、前記サンドイッチ層の望ましくないシワの発生や光学材料の必然的な不均一性を生じる可能性がある。
コア:10重量%ブタンジオールジアクリレートで架橋されたポリスチレン、
中間層:10重量%アリルメタクリレートで架橋されたメチルメタクリレート、これは又前記シェルポリマーのグラフト化のために必要である、
シェル:ポリエチルアクリレートの非架橋ポリマー鎖、アリルメタクリレートを含む中間層を介して前記コアにグラフト化された主分画、からなる。
・高温度で、前記オパールポリマーを形成し加工することを可能にする低揮発性;
・低毒性(殆どのモノマーは少なくとも皮膚、眼及び呼吸器系に対して刺激性);
・オパールポリマーとの優れた混合性;
・オパールポリマーの粘度の大きな減少、それによる加工性改善とせん断による構造色形成;
・短い照射及び硬化時間の高反応性;
・高い市販品利用可能性と低価格。
オパールポリマーとUV硬化性モノマーとのいくつかの組み合わせが試験された。前記粒子の組成は次のようである。
オパールフィルムのマトリクスを形成するシェルポリマーのガラス転移温度は、DCSで測定してTg=0から4℃と決定された。
1、4−ブタンジオールジアクリレート
ハザードコード:腐食性(C);
皮膚接触は有害、火傷の原因、皮膚接触による皮膚接触による感作の可能性
沸点:83℃/0.3mmHg(文献)
メタクリル系二官能性:
1、4−ブタンジオールジメタクリレート
ハザードコード:刺激性(Xi);
眼、呼吸系及び皮膚に刺激性、皮膚接触による皮膚接触による感作の可能性
沸点:132〜134℃/4mmHg(文献)
エチレングリコールジメタクリレート
ハザードコード: 有害Xn、N
飲むと有害、水性生物に高毒性、水系環境に長期間悪影響を生じる可能性
沸点:158℃
他の好適なモノマーとして以下のモノマーが挙げられる:
・イソボルニルアクリレート CAS5888−33−5
・イソボルニルメタクリレート CAS7534−94−3
・サリトマーSR256 2(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート CAS7328−17−8
・サルトマーSR259(ポリエチレングリコール(200))ジアクリレート CAS26570−48−9
・サルトマーSR454エトキシル化(3mol)トリメチロールプロパントリアクリレート
・サルトマーSR210(プロエチレングリコール(200))ジメタクリレート CAS25852−47−5
・サルトマーSR252(プロエチレングリコール(600))ジメタクリレート CAS25852−47−5
・グリセロール プロポキシル化トリアクリレート CAS52408−84−1
・トリプロピレングリコールジアクリレート CAS42978−66−5。
イソボルニル基を持つモノマーは、溶融物が非常に低粘度である。
前記(ポリグリコール)−系モノマーは非常に低揮発性であり、ほとんど無臭である。
ノリッシュタイプII:
ベンゾフェノン
CAS119−61−9
ハザードコード:刺激性(Xi);N
眼、呼吸器系、皮膚に刺激性、皮膚接触で感作の可能性;水系生物に高毒性、水系環境に長期間悪影響を生じる可能性
沸点:305℃、融点:49℃
ノリッシュタイプI
Darocure1173(Ciba、現在BASF SE)
CAS7473−98−5
ハザードコード:有害(Xn)
飲み込み:有害
沸点:102〜103℃/4mmHg(文献)
Irgacure819(Ciba、現在BASF SE)
CAS162881−26−7
ハザードコード:刺激性(Xi)
皮膚接触で感作の可能性;水系環境に長期間有害影響の可能性
融点:131〜135℃
Irgacure184(Ciba、現在BASF SE)
1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニールケトン
ハザードコード:刺激性(Xi)
眼に刺激性
融点:45〜49℃
実施例の配合化と押出加工
次の「phr」は100部樹脂当たりの部を意味する。従って、例として、成分Bの樹脂Aへの添加については、100部のAに15部のBを添加する場合、15phrBと表される。
前記溶融物の流動性は、メルトインデックス測定装置Schmelzindex Pruefgeraet MI−2、Goettfertで測定した。この装置は、圧力下でダイを通してポリマー溶融物の流れを測定する。温度は、前記オパールポリマーが前記フィルムを形成するスリットを通じてプレスされる実際のプロセスを含むステップの温度である。モノマーを含む混合物は、その粘着性により、メルトフローレートについて信頼性のある数が得られなかった。一定の値に近づく代わりに、前記装置の容器が空になるまで増加し続けた。にもかかわらず、モノマーの異なる濃度を含むポリマーのフローレートの有意な差が容易に識別され得た。測定は、21.6kgの負荷下で、90℃で、L/D=8mm/2.095mm形状ダイを用いて行った。
オパールフィルムはDr Collins油圧プレスでプレスされた。5gのオパールポリマー又はモノマーとの混合物を、保護ホイル(PETMylerA75 Dupont)のシートと高光沢鋼板の間に置かれた。90℃へ加熱された後、前記プレスを150バールの油圧で閉じ、3分間保持した。
低UVであるが発熱が多い前記のOsram Ultra Vitalux300ランプ(人工太陽)の代わりに、コールドミラー構成で産業型水銀ランプUVCube2000を使用した。照射光源は、コーティングのUV硬化の共通タイプである。UVCubeの出力パワーは、100W/cmと200W/cmの間で切り返され得る。前記水銀ランプのアーク長さは10cmであった。前記PET被覆オパールディスクは4cmの距離から照射された。照射の際の加熱は適度であった。前記オパールディスクは、200W/cmで3分間照射後に触ると暖かくなっていた。
試験片は、PETホイルでサンドイッチされた硬化オパールフィルムから切り出して作成した。PETホイルを除去した後、引張試験は、引張試験装置zwickiline、 Zwick GmbHを用いて、室温で1mm/分の速度で実施された。
図23は、90℃の温度で、ブタンジオールジアクリレートの異なる添加を持つオパールポリマーの混合物のメルトフローレートを示す。前記流動性は、前記モノマーの添加により劇的に改善された。モノマーを含まないオパールポリマーは、約0.1mL/分の非常に低いメルトフローレート(MFR)を持っていた。かかる低MFRは、押し出しのためにのみ使用される非常に高粘性、高分子量ポリマーについては共通である。10%モノマーはMFRwp3〜4mL/分増加させるが、これは射出形成を含む多くのプロセスで使用される産業用ポリマーについては通常である。10%モノマーを含む混合物のMFRは、平均して22mL/分の程度であり、これは非常に低粘度の市販ポリマーの挙動に類似する。この結果は非常に重要である:前記オパールポリマーは、共通の産業用プロセスのために標準ポリマーの粘度の範囲を一致させる10%までのモノマーの添加により調節され得る、ということである。
図24と図25は、UV硬化後のプレスされたオパールディスクの機械的性質に対するモノマー濃度の影響を引張試験により説明するものである。結果は、ブタンジオールジアクリレートの添加により、UV硬化により機械的強度の大きな増加を示した。同様の結果が、異なる照射光源と異なる照射時間で、照射光源としてOsram Vitalux(図24−20分間照射)及びUVCube(図25−100W/cm2 2x2分照射)を用いて得られた。
試験されたモノマー−ブタンジオールジアクリレート、ブタンジオールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート及びジアリルフタレート−からの初めの2つが最も有望であった。前記エチレングリコールジメタクリレートは、60℃で前記溶融物へ供給する際に重合した。ブタンジオールジアクリレート及びブタンジオールジメタクリレートを含むことで、前記プレスされたフィルムのUV硬化は驚くべき迅速であったけれど、前記溶融物内の早期重合は生じなかった。32phrのジアリルフタレートを含む場合でも、前記粘着性ポリマー混合物の硬化は、UVCubeでの長時間照射後でも観察されなかった。
図27は、5phrのブタンジオールジアクリレートを含み、光開始剤の異なる混合物を含むオパールポリマーの引張試験の結果を示す。硬化はUVCube(100W/cm2 2x15秒)で行った。モノマー添加なしでオパールフィルムのUV硬化のために使用されたベンゾフェノンは、不十分な混和性という欠点を持つ。2重量%を超える濃度で、ベンゾフェノンはオパールポリマーから分離される傾向がある。従って、より優れた混和性の他の光開始剤を添加した。完全硬化のためのより広いかつより長波長吸収を持つ低反応性光開始剤、及び表面硬化のための短波長での吸収を持つ反応性光開始剤の3つの組み合わせがさらに試験のために特定された。結果は図27に示される。
図28は、5phrのブタンジオールジアクリレート、1phrのベンゾフェノン及び1phrのDarocur1173を含むオパールポリマーについて、異なるUV照射条件下で硬化させたものの引張試験の結果を示す。硬化の程度について機械的強度指標の大きな増加が、オパールフィルムの両側を少なくとも15秒照射することで観察された。15秒と、2分間までのより長い時間照射されたオパールディスク間の差は大きくなかった。
プレスされたオパールディスクの厚さは通常は、中心部ほど厚く周辺部は薄い。図29は、15phrBDDA、1phrベンゾフェノン、1phrDarocur1173の複合物につき異なる厚さの領域から取得した試験片の引張試験結果を比較する(硬化UVCube100W/cm2 2分間)。この結果は、UV硬化は特に薄いフィルムに有利であることを確認する。前記UV照射は前記フィルムを通過して吸収される。フィルム厚さに対して照射強度の指数関数的減少は厚いフィルムの貫通硬化を困難にする。予想されるように厚いフィルムではやや低い機械的強度を示すが、これは、フィルムのある深さでより硬化されていない材料の割合が大きくなるに従い硬化が弱いことを示す。
カーボンブラックは、UV硬化を阻害するものであるが、というのはこれは光開始剤の活性化のために必要な照射を強く吸収するからである。硬化の程度を示す機械的強度は、カーボンブラックの濃度が最小のサンプルで最も強い、ということは驚くに当たらない。これは図30と31に示される。カーボンブラックの濃度の増加はすべての場合、所与の照射条件につき硬化の程度を直接下げることが分かる。2x15秒(図30)から2x30秒(図31)へ照射時間を2倍にしても、カーボンブラックの濃度を2倍にすることで生じる架橋効率の減少を相殺することはできない。図30及び31で使用された複合物は、5phrBDDA、1phrベンゾフェノン、1phrDarocur1173及び種々の濃度のカーボンブラック(Special Black4)である。
図32は、オパールディスクへのプレス及びUV硬化の前に保存された、5phrブタンジオールジアクリレート、1phrベンゾフェノン及び1phrDarocur1173を含むUV硬化オパールポリマーの混合物の引張試験結果を示す。UV硬化は、UVCubeを用いて100W/cmで2x2分間であった。これらの結果は、混合物の保存が長いほど機械的強度が低下することを示す。この変化の原因は現時点では知られていない。オパールポリマーの硬化プレスでの増加にもかかわらず、構造色形成は阻害されなかった。この観察は重要である、というのは、これは、前記フィルムの製造に先立って、モノマー及び光開始剤を含むオパールポリマーの混合物を製造することができる、ということを示すからである。
プレスされたオパールディスクは、32phrモノマーが添加された場合であってもUV硬化後強い構造色を示す。
前記前駆体複合材料のせん断の際に、前記コア粒子の配列が徐々に改善される。ポリマーオパール材料において、最密充填配列へ前記コア粒子が自己配列することは通常である。通常はこれはrcc配列である。最密充填面(fcc配列について{111}面)は通常、前記サンドイッチ層に平行に形成される。さらに、せん断方向(即ち、前記第1及び第2サンドイッチ層がお互いに変位される方向に沿って)は通常は最密充填配列内の最密充填方向(fcc配列の1つの<110>方向)である。
これまでの開示は、主に、三次元配列がコア−シェル粒子−所謂ポリマーコア材料の自己集合により与えられる複合光学材料に関連する。本発明者は、本発明の側面はまたポリマーオパール材料以外の他の材料への適用され得ることを認識した。
Claims (46)
- マトリクス材料中に三次元的周期的配列のコア粒子を含む複合光学材料を製造するためのプロセスであり、前記プロセスは次のステップ:
(a)第1及び第2サンドイッチ層の間に保持された前駆体複合材料のサンドイッチ構造を準備し、ここで前記前駆体複合材料はマトリクス材料内のコア粒子の分散物を含み;
(b)前記サンドイッチ構造の少なくとも一部について、前記第1及び前記第2サンドイッチ層間に相対的せん断変位を与え、それにより前記前駆体複合材料内に少なくとも10%のせん断歪を与え;
(c)ステップ(b)後、前記第1及び第2サンドイッチ層の間の前記相対的せん断変位を低減させて、前記前駆体複合材料内の前記せん断歪を低減させるステップを含み、
そこで、前記プロセスは、ステップ(c)の後ステップ(b)を少なくとも1回繰り返し、前記繰り返しせん断歪が、前記コア粒子の配列化を促進させて前記前駆体複合材料を前記複合光学材料へ変換させる、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスであり、前記前駆体複合材料が、コア−シェル粒子の集団を含み、それぞれの粒子がコアと、前記コアを囲むシェル材料を含み、前記シェル材料が前記コアよりも低いTgを持つ、プロセス。
- 請求項1又は2のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記コア粒子が実質的に単分散サイズ分布を持つ、プロセス。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記コア粒子が平均粒子直径が約50〜500nmの範囲である、プロセス。
- 請求項1乃至4のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)の際の前記前駆体複合材料の温度が最大300℃である、プロセス。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記プロセスで使用される前記サンドイッチ層の前記材料が、前記前駆体複合材料よりも、前記プロセス温度で少なくとも2桁高い弾性率を持つ、プロセス。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)で、前記前駆体複合材料へ与えられるせん断歪が少なくとも50%である、プロセス。
- 請求項1乃至7のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)で、前記前駆体複合材料へ与えられるせん断歪が最大500%である、プロセス。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)及び(c)が、1回以上繰り返され、ステップ(b)及び(c)のそれぞれの実施がせん断歪サイクルと考えられる、プロセス。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)での前記構造に適用される曲面半径が少なくとも1mmである、プロセス。
- 請求項1乃至10のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)で前記構造に適用される曲面半径が最大10mmである、プロセス。
- 請求項1乃至11のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記せん断歪が、ローラーを用いて前記サンドイッチ構造内の前記前駆体複合材料に適用される、プロセス。
- 請求項1乃至12のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記前駆体複合材料が、次のステップ:
コア−シェル粒子の集団を準備し、それぞれの粒子はコアと前記コアを囲むシェル材料を含み;
粘度低減剤を前記コア−シェル粒子の前記集団に追加して低減粘度複合物を与え;及び
前記低減粘度複合体物、前記第1及び第2のサンドイッチ層の間にひとつの層に形成させる、ステップにより、
前記第1及び第2のサンドイッチ層の間にひとつの層に形成されるプロセス。 - 請求項13に記載のプロセスであり、前記粘度低減剤が、ステップ(c)の後、前記複合物から除去されて前記前駆体複合材料の前記粘度を増加させる、プロセス。
- 請求項14に記載のプロセスであり、前記粘度低減剤は、前記複合物から蒸発で除去される、プロセス。
- 請求項13に記載のプロセスであり、前記粘度低減剤が、ステップ(c)の後前記複合物内でインシチュで変性されて、前記前駆体複合材料の粘度を増加させる、プロセス。
- 請求項16に記載のプロセスであり、前記粘度低減剤が、架橋及び/又は重合で変性される、プロセス。
- 請求項17に記載のプロセスであり、前記低減粘度複合物に光開始剤が含まれ、前記架橋及び/又は重合がUV照射により刺激される、プロセス。
- 請求項16乃至18のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記粘度低減剤が、モノマー又はプレポリマーである、プロセス。
- 請求項13に記載のプロセスであり、それぞれのコアを囲む前記シェルの前記材料が、中間層を介して前記コアにグラフト化され、及び前記粘度低減剤が、前記シェルの前記材料と類似する組成物の非グラフト化ポリマーである、プロセス。
- 請求項20に記載のプロセスであり、前記粘度低減剤が、前記シェルの前記材料よりも低い分子量を持つ、プロセス。
- 請求項13乃至21のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記粘度低減剤が、コア−シェル粒子の重量に基づき、10重量%以下の量で添加される、プロセス。
- 請求項13乃至22のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記サンドイッチ構造が、120℃以下の温度で形成される、プロセス。
- 請求項13乃至23のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)及び(c)が、120℃以下の温度で実施される、プロセス。
- 請求項13乃至24のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)及び(c)が、室温で実施される、プロセス。
- 請求項1乃至25のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(C)の後ステップ(b)の少なくとも1回の繰り返しで、前記せん断の方向が変更される、プロセス。
- 請求項26に記載のプロセスであり、最初のせん断方向がひとつの最密充填方向に対応し、及び続く異なるせん断方向が、前記最初のせん断方向と少なくとも5°異なる方向に対応する、プロセス。
- 請求項27に記載のプロセスであり、前記続くせん断方向が、前記最初のせん断方向と約30°以上180°未満異なる、プロセス。
- 請求項27又は28のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記最初及び続くせん断方向が、異なる最密充填方向に対応する、プロセス。
- 請求項27乃至29のいずれか一項に記載のプロセスであり、1以上の続くせん断方向が使用される、プロセス。
- 2以上の成分の周期的配列を含み、前記配列は構造色を示す、複合光学材料を製造するためのプロセスであり、前記プロセスは次のステップ:
(a)第1及び第2サンドイッチ層の間に前駆体材料のサンドイッチ構造を準備し、前記前駆体材料は前記2以上の成分を含み;
(b)前記サンドイッチ構造に少なくとも一部について、前記第1及び第2サンドイッチ層の間に相対的にせん断変位を与え、それにより前記前駆体材料内に少なくとも10%のせん断歪を与え;
(c)ステップ(b)の後、前記前駆体材料内の前記せん断歪を低減するために前記第1及び第2サンドイッチ層の間の前記相対的せん断変位を低減させるステップを含み、
前記プロセスが、ステップ(c)の後少なくとも1回ステップ(b)を繰り返し、前記繰り返しせん断歪が、前記2以上の成分の配列を促進して、前記前駆体材料を複合光学材料へ変換させる、プロセス。 - 請求項31に記載のプロセスであり、前記周期的配列が、一次元的周期配列であり、前記2以上の成分が、前記複合光学材料内で交互ラメラに配列される、プロセス。
- 請求項31又は32のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記前駆体材料がブロックコポリマーを含み、前記2以上の成分が、前記ブロックコポリマーのそれぞれ異なる部分に対応する、プロセス。
- 請求項31乃至33のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記プロセスで使用される前記サンドイッチ層の前記材料が、前記プロセス温度で、前記前駆体材料よりも少なくとも2桁高い弾性率を持つ、プロセス。
- 請求項31乃至34のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)で、前記前駆体材料へ与えられるせん断歪が少なくとも50%である、プロセス。
- 請求項31乃至35のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)で、前記前駆体材料へ与えられるせん断歪が最大500%である、プロセス。
- 請求項31乃至36のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)及び(c)が1回以上繰り返され、ステップ(b)及び(c)のそれぞれがせん断歪サイクルと考えられる、プロセス。
- 請求項31乃至37のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)での前記構造に適用される曲面半径が少なくとも1mmである、プロセス。
- 請求項31乃至38のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(b)で前記構造に適用される曲面半径が最大10mmである、プロセス。
- 請求項31乃至39のいずれか一項に記載のプロセスであり、前記せん断歪が、ローラーを用いて前記サンドイッチ構造内の前記前駆体複合材料に適用される、プロセス。
- 請求項31乃至40のいずれか一項に記載のプロセスであり、ステップ(C)の後ステップ(b)の少なくとも1回の繰り返しで、前記せん断の方向が変更される、プロセス。
- 請求項41に記載のプロセスであり、最初のせん断方向がひとつの最密充填方向に対応し、及び続く異なるせん断方向が、前記最初のせん断方向と少なくとも5°異なる方向に対応する、プロセス。
- 請求項41又は42のいずれか一項に記載のプロセスであり、1以上の続くせん断方向が使用される、プロセス。
- 請求項1乃至43のいずれか記載のプロセスにより得られる、又は得られ得る複合光学材料。
- 第1及び第2のサンドイッチ層の間に保持された前駆体複合材料のサンドイッチ構造へ、請求項1乃至43のいずれか一項に記載のプロセスを実施するための装置であり、
前記装置は、前記第1及び第2のサンドイッチ層間に相対的せん断変位を与えるように適合された少なくとも1つのローラーを含み、それにより前記前駆体複合材料内に少なくとも10%のせん断歪を与える、装置。 - 第1及び第2のサンドイッチ層の間に保持された前駆体複合材料のサンドイッチ構造へ、請求項1乃至43のいずれか一項に記載のプロセスを実施するための装置であり、
前記装置は、
前記第1及び第2のサンドイッチ層間に相対的せん断変位を与えるように適合された少なくとも1つのせん断支持装置を含み、
前記せん断支持装置が前記プロセスの際に前記サンドイッチ構造の支持のために曲表面を与え、
前記曲表面が実質的に均一な1mm以上の曲面半径を持ち、
前記装置は、それにより、前記前駆体複合材料内に少なくとも10%のせん断歪を与えるように適合される、装置。
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